锂离子电池正极材料行业发展概况分析

2016-12-28 03:50

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导读：锂离子电池正极材料行业发展概况分析。钴酸锂在实际锂离子电池中受限于较低的工作电压，主要由于其在更高电压下结构的不稳定性引起的，过去众多研究表明，几乎所有元素的掺杂对钴酸锂的此方面性能没有多少有利影响，因此，导致钴酸锂主要运用在小电池，如手机、电脑电池等。

　　①钴酸锂

　　钴酸锂自从锂离子电池商业化以来，一直作为正极材料的主流被应用，其主要技术发展发生在2000年前后的高密度化合成工艺，通过提高烧结温度和增加烧结次数，合成出十几微米以上的单晶一次晶粒，将钴酸锂电极的压实密度提高到 4.0g/m 3 以上。

　　钴酸锂在实际锂离子电池中受限于较低的工作电压，主要由于其在更高电压下结构的不稳定性引起的，过去众多研究表明，几乎所有元素的掺杂对钴酸锂的此方面性能没有多少有利影响，因此，导致钴酸锂主要运用在小电池，如手机、电脑电池等。

　　②锰酸锂

　　锰酸锂作为锂离子电池正极材料的集中研发是在20世纪90年代初日本索尼公司推出商品化的锂离子电池后，但其在高温下较不稳定，且在充放电过程中易向尖晶石结构转变，导致容量衰减过快，高温循环差的缺点一直限制着该材料在实际锂离子电池中的使用。90 年代中后期，众多学者发现采用元素掺杂可有效地改善锰酸锂的高温循环，尤其铝（Al）的掺杂对锰酸锂高温电化学性能的改善最为有效，由此也推动了锰酸锂产业化的进程。

　　但目前锰酸锂的技术专利主要掌握在日韩企业手中，如索尼、东芝、AESC、日立等，国内很少可以制备出可供锂离子动力电池使用的具有良好高温循环与储存性能的锰酸锂材料，因此，国内主要的新能源汽车很少使用该材料。

　　③磷酸铁锂

　　磷酸铁锂在 20 世纪 90 年代，由于被认为是电子绝缘体以及脱嵌锂过程中的两相反应导致锂离子扩散速度等原因而没有受到重视，但从 21 世纪初，部分学者利用碳包覆技术改善了它的电化学性能后，该材料成为锂离子电池正极材料研发的热点和重点。

　　磷酸铁锂具有结构稳定性和热稳定性高、常温循环性能优异等特点，并且存在铁（Fe）和磷（P）的资源丰富、对环境友好等优势，是最近几年国内普遍选择磷酸铁锂作为锂离子动力电池的发展方向。

　　④三元材料

　　（1）凭借过去的高速增长，中国成为全球正极材料的主要市场

　　2014 年中国正极材料同比增长 20.24%，占全球市场的43.77%，虽然相对于 2013 年，所占比重有所下降，但仍为全球正极材料的第一大供应国。

　　2014年中国正极材料供应量占比的下滑，主要是因为在消费类电池方面，全球主要的锂离子电池生产商三星SDI和LG化学一直通过采购中国企业的正极材料产品来降低成本，在经历的持续几年不断的压价之后，中国企业已经难以承受，在这种情况下，他们开始自己生产正极材料，以求进一步降低电池制造成本，由此导致中国正极材料供应量占比的下滑。

　　2015年中国正极材料产量为10.65万吨，占全球产量的47.67%，中国正极材料占比大幅提升，主要源于国内新能源汽车爆发式增长，带来磷酸铁锂、镍钴锰酸锂出货量的快速增加。

　　（2）国内外正极材料产品结构有所不同

　　在国外正极材料市场，国外主要正极材料企业以生产三元材料为主，2015 年镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等三元材料合计产量为 5.83 万吨，占比49.87%，其次为钴酸锂，2015 年产量为 3.05 万吨，占比 26.09%，而磷酸铁锂产量虽然是各正极材料中增长较快的，同比增长 86.14%，但占比仍较小，为 11.72%。

　　在中国正极材料市场，国内主要正极材料企业以生产磷酸铁锂为主，2015 年产量为 3.58 万吨，占比 33.62%，且其产量增速也是最快的，为165.19%；其次为钴酸锂，2015 年产量为 3.32 万吨，占比 31.17%；三元材料中，以镍钴锰酸锂为主，国内在镍钴铝酸锂领域基本上处于空白的状态。